第二章原核微生物形態(tài)、構(gòu)造及功能

第二章

原核微生物形態(tài)、結(jié)構(gòu)與功能

原核細(xì)胞真核細(xì)胞細(xì)胞核有明顯核區(qū)，無(wú)核膜、核仁有核膜，核仁細(xì)胞器無(wú)線粒體，能量代謝和許多物質(zhì)代謝在質(zhì)膜上進(jìn)行有線粒體，能量代謝和許多合成代謝在線粒體中進(jìn)行核糖體分布在細(xì)胞質(zhì)中，沉降系數(shù)為70S分布在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，沉降系數(shù)為80S

原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的區(qū)別真核細(xì)胞原核細(xì)胞細(xì)胞核無(wú)核膜包圍的,DNA裸露的一大類微生物。真細(xì)菌(Eubacteria)古生菌（Archaea)一般細(xì)菌放線菌支原體、立克次氏體、衣原體等原核微生物主要類群藍(lán)細(xì)菌本章學(xué)習(xí)內(nèi)容第一節(jié)細(xì)菌一、一般形態(tài)二、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能

(一)細(xì)胞一般構(gòu)造：1.細(xì)胞壁;2.細(xì)胞質(zhì)膜;3.細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)含物;4.核區(qū)

(二)細(xì)菌細(xì)胞特殊構(gòu)造

1.糖被;

2.鞭毛;3.芽孢三、細(xì)菌的繁殖方式和培養(yǎng)特征第二節(jié)放線菌第三節(jié)其它原核微生物（藍(lán)細(xì)菌、支原體、立克次氏體、衣原體）一、細(xì)菌的形態(tài)、大小及觀察方法二、細(xì)菌細(xì)胞構(gòu)造與功能（一）基本構(gòu)造1細(xì)胞壁；2細(xì)胞膜；3細(xì)胞質(zhì)與內(nèi)含物；4核區(qū)（二）特殊構(gòu)造

1芽孢；2莢膜；3鞭毛三、細(xì)菌的繁殖方式和培養(yǎng)特征第一節(jié)細(xì)菌定義：細(xì)菌是一類細(xì)胞細(xì)而短（細(xì)胞直徑約0.5μm，長(zhǎng)度約0.5~5μm）、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、細(xì)胞壁堅(jiān)韌、以二等分裂方式繁殖和水生性較強(qiáng)的原核微生物。生存環(huán)境：溫暖潮濕、富含有機(jī)物的地方，都有大量細(xì)菌活動(dòng)。有特殊的臭味或酸敗味，發(fā)粘、發(fā)滑。應(yīng)用：工業(yè)上生產(chǎn)各種氨基酸、核苷酸、酶制劑、乙醇、丙酮、丁醇、有機(jī)酸、抗生素等；農(nóng)業(yè)上用作殺蟲(chóng)菌劑、細(xì)菌肥料的生產(chǎn)和在沼氣發(fā)酵、飼料青貯等方面的應(yīng)用；醫(yī)藥上如各種菌苗、類毒素、代血漿和許多醫(yī)用酶類的生產(chǎn)等；以及細(xì)菌在環(huán)保和國(guó)防上的應(yīng)用等，都是利用有益細(xì)菌活動(dòng)的例子。危害：人、動(dòng)物、植物的傳染病、食物和工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品腐爛變質(zhì)。第一節(jié)細(xì)菌細(xì)菌是大家比較熟悉的名字，因?yàn)橛泻芏嗉膊∈撬鼈円鸬?，如鼠疫桿菌、霍亂弧菌、破傷風(fēng)桿菌、肺炎雙球菌等致病菌對(duì)人類有害；那些腐敗菌常引起食物和工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品腐爛變質(zhì)，并散發(fā)出特殊的臭味或酸敗味。但是，大多數(shù)細(xì)菌是和人類和平共處的，對(duì)人類不僅無(wú)害而且有益，能給人類帶來(lái)很大好處。例如：人們利用谷氨酸棒桿菌制造食用味精，用乳酸菌生產(chǎn)酸乳;用蘇云金桿菌生產(chǎn)殺蟲(chóng)劑;利用產(chǎn)甲烷菌生產(chǎn)沼氣;以及借助細(xì)菌來(lái)冶煉金屬、凈化污水、制作使莊稼增產(chǎn)的細(xì)菌肥料等。鼠疫桿菌細(xì)菌形態(tài)：球狀、桿狀、螺旋狀。自然界中桿菌最多，球菌次之，螺旋狀最少球菌桿菌螺旋菌一般形態(tài)一、一般形態(tài)

（一）個(gè)體形態(tài)和排列Bacterialshapeexaminedmicroscopically1、球狀細(xì)菌（球菌）形態(tài)

細(xì)胞個(gè)體呈球形或橢圓形，不同種的球菌在細(xì)胞分裂時(shí)會(huì)形成不同的空間排列方式，常被作為分類依據(jù)。雙球菌鏈球菌四聯(lián)球菌八疊球菌葡萄球菌根據(jù)分裂方向及相互間連接方式又分為單球菌、雙球菌、鏈球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌、葡萄球菌等。是分類的一個(gè)依據(jù)。單球菌：細(xì)胞分裂沿一個(gè)平面進(jìn)行，新個(gè)體分散而單獨(dú)存在.如尿素微球菌(Micrococcusureae)雙球菌：細(xì)胞沿一個(gè)平面分裂，新個(gè)體成對(duì)排列.

如肺炎雙球菌(Diplococcuspneumoniae)鏈球菌：細(xì)胞沿一個(gè)平面進(jìn)行分裂，新個(gè)體不但可保持成對(duì)的樣子，并可連成鏈狀.如：乳鏈球菌（Streptococcuslactis）無(wú)乳鏈球菌（Streptococcusagalactiae)溶血鏈球菌（Streptococcushemolyticus)四聯(lián)球菌：細(xì)胞分裂是沿兩個(gè)相垂直的平面進(jìn)行，分裂后每四個(gè)細(xì)胞特征性地連在一起，呈田字形.

如四聯(lián)微球菌（Micrococcustetragenus）八疊球菌：細(xì)胞按三個(gè)互相垂直的平面進(jìn)行分裂后，每八個(gè)球菌特征性地連在一起成立方體形.

如藤黃八疊球菌（Sarcinaureae)葡萄球菌：細(xì)胞無(wú)定向分裂，多個(gè)新個(gè)體形成一個(gè)不規(guī)則的群體，猶如一串葡萄。如：金黃色葡萄球菌（Staphylococcusaureus)白色葡萄球菌（Staphylcoccusalbus)2、桿菌（bacillus）形態(tài)桿菌是細(xì)菌中種類最多的類型。細(xì)胞呈桿狀或圓柱形，一般其粗細(xì)（直徑）比較穩(wěn)定，而長(zhǎng)度則常因培養(yǎng)時(shí)間、培養(yǎng)條件不同而有較大變化。分：短桿狀、棒桿狀、梭狀、分枝狀、螺桿狀；按桿菌細(xì)胞繁殖后的排列方式則有鏈狀、柵狀、“八”字狀等。

桿菌的排列方式常因生長(zhǎng)階段和培養(yǎng)條件而發(fā)生變化，一般不作為分類依據(jù)。短桿菌長(zhǎng)桿菌梭狀芽孢桿菌細(xì)菌－－桿菌（bacillus）形態(tài)銅綠假單胞菌（綠膿桿菌）

蠟狀芽孢桿菌細(xì)菌－－桿菌（bacillus）形態(tài)

梭狀芽孢桿菌細(xì)菌－－桿菌（bacillus）形態(tài)破傷風(fēng)梭菌3.螺旋菌(spirilla)螺旋狀的細(xì)菌稱為螺旋菌。

根據(jù)其彎曲情況分為：

弧菌（vibrio)：螺旋不滿一圈，菌體呈弧形或逗號(hào)形

例：霍亂弧菌、逗號(hào)弧菌

螺旋菌(spirillum)：螺旋滿2—6環(huán)，螺旋狀

例：干酪螺菌

螺旋體(spirochaeta)：旋轉(zhuǎn)周數(shù)在6環(huán)以上，菌體柔軟。

例：梅毒密螺旋體弧菌螺菌螺旋體菌細(xì)菌－－螺旋菌（spirilla）形態(tài)梅毒密螺旋體

霍亂弧菌迂回螺菌▼細(xì)菌的異常形態(tài)結(jié)核桿菌的正常形態(tài)結(jié)核桿菌的異常形態(tài)異常形態(tài)環(huán)境條件的變化：物理、化學(xué)因子的刺激培養(yǎng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)阻礙細(xì)胞正常發(fā)育細(xì)胞衰老營(yíng)養(yǎng)缺乏自身代謝產(chǎn)物積累過(guò)多異常形態(tài)正常形態(tài)環(huán)境條件恢復(fù)正常▼細(xì)菌特殊形態(tài)柄細(xì)菌、腎形菌、臂微菌、網(wǎng)格硫細(xì)菌、貝日阿托氏菌(絲狀)、具有子實(shí)體的粘細(xì)菌、三角形、方形等是特殊形態(tài)的細(xì)菌。一般細(xì)菌的大小范圍：0.5~1μm（直徑）0.2~1μm（寬）

×1~5μm（長(zhǎng)）0.3~1μm（寬）

×1~50μm（長(zhǎng)）(長(zhǎng)度是菌體兩端點(diǎn)之間的距離，而非實(shí)際長(zhǎng)度)(二)細(xì)菌大小

1、范圍度量單位：微米(μm)球菌：直徑桿菌：寬×長(zhǎng)螺菌：寬、長(zhǎng)、螺距細(xì)菌大小舉例

菌名

直徑或?qū)挕灵L(zhǎng)/

（μm×μm）乳鏈球菌金黃色葡萄球菌大腸桿菌枯草芽孢桿菌霍亂弧菌0.5-10.8-10.5×(1-3)(0.8-1.2)×(1.2-3)(0.2-0.6)×(1-3)如：E.Coli長(zhǎng)2μm，寬0.5μm較大細(xì)菌，1997年在納米比亞海岸沉積物中發(fā)現(xiàn)的硫細(xì)菌（Thiomargaritanamibiensis）0.1～0.3mm，但有些可達(dá)0.75mm。肉眼可見(jiàn)。較小細(xì)菌，1998年芬蘭學(xué)者E.O.Kajander發(fā)現(xiàn)引起尿結(jié)石的納米細(xì)菌（nanobacteria），直徑僅50nm，為E.Coli的1/10，與病毒大小類似。分裂緩慢，三天才分裂一次，是目前所知最小的具有細(xì)胞壁的細(xì)菌?！?1500個(gè)相當(dāng)一粒芝麻長(zhǎng)費(fèi)氏刺尾魚(yú)菌(0.08mmx0.6mm即80μmx600μm)(Epulopisciumfishelsoni)1985年發(fā)現(xiàn)）

顯微鏡測(cè)微尺顯微照相后根據(jù)放大倍數(shù)進(jìn)行測(cè)算目鏡測(cè)微尺：測(cè)定鏡臺(tái)測(cè)微尺：標(biāo)定目鏡測(cè)微尺2.測(cè)量方法實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)掌握內(nèi)容！個(gè)體差異；干燥、固定后的菌體會(huì)一般由于脫水而比活菌體縮短1/3-1/4；染色方法的影響，負(fù)染色法觀察的菌體大于普通染色法,有時(shí)大于活菌體(有莢膜的細(xì)菌)；幼齡細(xì)菌一般比成熟的或老齡的細(xì)菌大(桿菌長(zhǎng)度變化,寬度不變)；環(huán)境條件，如培養(yǎng)基中滲透壓增加會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞變小。3、細(xì)菌大小測(cè)量結(jié)果的影響因素（三）細(xì)菌形態(tài)的觀察

1、觀察工具普通光學(xué)顯微鏡暗視野顯微鏡相差顯微鏡熒光顯微鏡電子顯微鏡

普通顯微鏡結(jié)構(gòu)示意圖光學(xué)顯微鏡制樣活體觀察染色壓滴法懸滴法菌絲埋片法活菌死菌美藍(lán)染色簡(jiǎn)單染色鑒別染色革蘭氏染色、鞭毛染色、芽孢染色與抗酸性染色等2.顯微樣品制備之

光學(xué)顯微鏡制樣負(fù)染色正染色莢膜染色特點(diǎn)：避免染色對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞，用于運(yùn)動(dòng)性、攝食特性、生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中形態(tài)變化等觀察壓滴法：菌懸液滴載玻片，加蓋玻片直接觀察懸滴法：蓋玻片滴一滴菌懸液，反轉(zhuǎn)置于特制凹載玻片直接觀察菌絲埋片法：無(wú)菌小玻璃紙鋪平板表面，涂布孢子懸液，培養(yǎng)后，取下玻璃紙置于載玻片，觀察光學(xué)顯微鏡樣品制備－－活體觀察活體觀察難看到微生物的細(xì)致形態(tài)和結(jié)構(gòu)，需染色觀察。

染色前需要對(duì)樣品固定，目的：殺死細(xì)菌使菌體黏附在玻片上；還可增加對(duì)染料的親和力。常用：酒精火焰加熱和化學(xué)固定兩種方法

光學(xué)顯微樣品制備－－染色觀察染料①堿性染料（basicdye）—帶正電染料。其陽(yáng)離子部分為發(fā)色基團(tuán)，可與細(xì)胞中帶負(fù)電的組分結(jié)合。如結(jié)晶紫、番紅、美蘭、孔雀綠、堿性復(fù)紅等。②酸性染料（Aciddye）—帶負(fù)電染料。其陰離子部分為發(fā)色基團(tuán)，可與細(xì)胞中帶正電的組分結(jié)合。如伊紅、剛果紅、酸性復(fù)紅等。

多數(shù)染料都是中性有機(jī)鹽。據(jù)著色基的不同可分為以下類型：負(fù)染色涂片干燥固定染色1min水洗、吸干鏡檢簡(jiǎn)單染色制備涂片標(biāo)本→染色

丹麥醫(yī)生C.Gram（革蘭于1884年發(fā)明的一種）鑒別不同類型細(xì)菌的染色方法。革蘭氏染色法（GramStain）步驟：結(jié)果:陽(yáng)性菌——紫色

陰性菌——紅色結(jié)晶紫初染碘液媒染乙醇脫色番紅復(fù)染涂片固定革蘭氏染色法（GramStain）革蘭氏染色與CW1、初染：堿性染料結(jié)晶紫初染2、媒染：加碘液。提高染料和細(xì)胞間的相互作用

使二者結(jié)合得更牢固。3、脫色：酒精或丙酮。脫色后將結(jié)晶紫保留在細(xì)胞內(nèi)的為革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌，而陰性細(xì)菌的結(jié)晶紫被洗掉，細(xì)胞呈無(wú)色。4、復(fù)染：用一種與結(jié)晶紫具有不同顏色的堿性染料對(duì)涂片進(jìn)行復(fù)染。沙黃使原來(lái)無(wú)色的革蘭氏陰性細(xì)菌最后呈現(xiàn)桃紅到紅色，而革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌繼續(xù)保持深紫色大腸桿菌革蘭氏染色

枯草桿菌革蘭氏染色大腸桿菌與金黃色葡萄球菌學(xué)習(xí)細(xì)胞壁的構(gòu)造才能夠解釋上述結(jié)果原因？二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能

細(xì)菌細(xì)胞無(wú)完整的細(xì)胞核(不有核膜)，無(wú)線粒體等細(xì)胞器。細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，一般分為基本結(jié)構(gòu)和特殊結(jié)構(gòu)二部分。(一)細(xì)胞壁

(二)細(xì)胞膜(三)細(xì)胞質(zhì)及其內(nèi)含物(四)原核和質(zhì)粒(五)鞭毛和菌毛(六)芽孢(七)細(xì)胞外層基本結(jié)構(gòu)特殊結(jié)構(gòu)

1、概念2、革蘭氏染色3、功能（一）細(xì)胞壁（cellwall）1、細(xì)胞壁的概念是細(xì)胞質(zhì)膜外面具有一定硬度和韌性的一層壁套，使細(xì)胞保持一定形狀，保障其在不同滲透壓條件下生長(zhǎng)，即使在不良環(huán)境中也能防止胞溶作用。

不同種類細(xì)菌細(xì)胞壁中肽聚糖的結(jié)構(gòu)與組成不完全相同，細(xì)胞壁的厚度也不等。根據(jù)細(xì)菌細(xì)胞壁厚度與化學(xué)組分的差異，通過(guò)“革蘭氏染色”可以將所有細(xì)菌分為革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌(G+)革蘭氏陰性細(xì)菌(G-)二大類。細(xì)菌染色法第

二

章

原核

微

生

物

形

態(tài)1）G+細(xì)菌細(xì)胞壁組成特點(diǎn)：革蘭氏陽(yáng)性菌的細(xì)胞壁厚度大（20~80nm)，化學(xué)組分簡(jiǎn)單，一般只含90%肽聚糖（peptidoglycan）和10%磷壁酸（teichoi-acid），即胞壁質(zhì)（murein）多糖。后者是革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁特有的成分。典型代表：金黃色葡萄球菌（Staphylococcusaureus）。①肽聚糖的結(jié)構(gòu)：厚約20~80nm，由40層左右網(wǎng)狀分子所組成，網(wǎng)狀的肽聚糖大分子實(shí)際上是N-乙酰氨基葡萄糖(N-acetylgluco-samine，NAG)和帶有交替排列的D-型或L-型氨基酸側(cè)鏈的N-乙酰胞壁酸(N-acetylmuramicacid，NAM)的多聚體。每一個(gè)肽聚糖單體含有雙糖單位、短肽“尾”和肽橋三部分組成。

原核生物所特有的已糖雙糖單位雙糖單位由一個(gè)N-乙酰葡糖胺與一個(gè)N-乙酰胞壁酸分子通過(guò)

-1,4-糖苷鍵連接而成。以肽鍵連接的氨基酸短肽形成肽聚糖的肽鏈，其氨基酸的組成和排列順序，通常是按L型與D型交替排列的方式連接而成的，即L-丙氨酸、D-谷氨酸、L-賴氨酸、D-丙氨酸。這些短肽通過(guò)D-乳酰羧基連在部分或全部NAM的殘基上。肽聚糖的交聯(lián)及其局部放大

四肽之間有一甘氨酸五肽橋第

二

章

原核

微

生

物

形

態(tài)細(xì)胞壁肽聚糖肽橋連接細(xì)節(jié)

縱向：四肽鏈，橫向：五肽橋

肽橋的氨基端與前一肽聚糖單體肽尾中的第四氨基酸—D-丙氨酸的羧基相連接，而它的羧基端則與后一肽聚糖單體肽尾中的第三個(gè)氨基酸堿性氨基酸L-賴氨酸的氨基相連接，從而使前后兩個(gè)肽聚糖單體交聯(lián)起來(lái)。

目前所知的肽聚糖已超過(guò)100種，在這一“肽聚糖的多樣性”中，主要的變化發(fā)生在肽橋上。第

二

章

原核

微

生

物

形

態(tài)金黃色葡萄球菌肽聚糖結(jié)構(gòu)Teichoicacidsandlipoteichoicacidsarearrangedintheoverallwallstructureofgram-positiveBacteria②磷壁酸

磷壁酸是革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌細(xì)胞所特有的成分。它有兩種類型，其一為壁磷壁酸(Teichoicacids)，其二為膜磷壁酸(或脂磷壁酸Lipoteichoicacid)。磷壁酸的主要功能有六種：

因帶負(fù)電荷，故可與環(huán)境中的Mg2+等陽(yáng)離子結(jié)合，提高這些離子的濃度，以保證細(xì)胞膜上一些合成酶維持高活性的需要；保證革蘭氏陽(yáng)性致病菌（如A族鏈球菌）與其宿主細(xì)胞的粘性（主要為膜磷壁酸）；賦予革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌以特異性表面抗原；提供某些噬菌體以特異的吸附受體；貯藏磷元素；能調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)自溶素(autolysin)的活力，防止細(xì)胞因自溶而死亡。第

二

章

原核

微

生

物

形

態(tài)StructureofaGram-PositiveCellWallTheGram-positivecellwallappearsasdenselayertypicallycomposedofnumerousrowsofpeptidoglycan,andmoleculesoflipoteichoicacid,wallteichoicacidandsurfaceproteins.外膜革蘭氏陰性細(xì)菌的外膜上含有許多獨(dú)特的結(jié)構(gòu)：把外膜與肽聚糖層連接起來(lái)的布朗(Braun’s)脂蛋白；使?fàn)I養(yǎng)物被動(dòng)運(yùn)輸通過(guò)膜的[膜]孔蛋白和起保護(hù)細(xì)胞作用的脂多糖(LPS)。脂多糖也稱為內(nèi)毒素，對(duì)哺乳動(dòng)物有高度毒性。

2）G-細(xì)菌細(xì)胞壁組成

以大腸桿菌E.coli為代表。

G-細(xì)胞壁:外壁層（外膜層）——磷脂、脂蛋白、脂多糖內(nèi)壁層——肽聚糖

G-細(xì)菌細(xì)胞壁外膜的基本成分是脂多糖，此外還有磷脂、多糖和蛋白質(zhì)。外膜被分為脂多糖層（外）、磷脂層（中）、脂蛋白層（內(nèi)）。StructureofaGram-NegativeCellWall

脂多糖（LPS,lipopolysaccharide)：它是革蘭氏陰性細(xì)菌特有的結(jié)構(gòu)，是位于革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁最外層的一層較厚（8~10nm）的類脂多糖類物質(zhì)。它是由類脂A、核心多糖和O-特異側(cè)鏈三部分組成。脂多糖的主要功能：是革蘭氏陰性細(xì)菌致病物質(zhì)——內(nèi)毒素的物質(zhì)基礎(chǔ)；與磷壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等陽(yáng)離子以提高這些離子在細(xì)胞表面的濃度的作用；由于LPS結(jié)構(gòu)的變化，決定了革蘭氏陰性菌細(xì)胞表面抗原決定簇的多樣性；是許多噬菌體在細(xì)胞表面的吸附受體；具有控制某些物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的部分選擇性屏障功能。

肽聚糖層

G-細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖層很薄，約有2－3nm

厚。它與外膜的脂蛋白層相連。

a.肽尾的第3個(gè)氨基酸為內(nèi)消旋二氨基庚二酸（m-DAP)；只在原核微生物細(xì)胞壁上發(fā)現(xiàn)）。b.沒(méi)有特殊的肽橋，其前后兩個(gè)單體間的聯(lián)系僅由甲肽尾的第4個(gè)氨基酸—D-丙氨酸的羧基與乙肽尾第3個(gè)氨基酸—m-二氨基庚二酸的氨基直接連接而成。其結(jié)構(gòu)單體與革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌基本相同，差別僅在于：周質(zhì)空間

周質(zhì)空間(periplasmicspace，即壁膜間隙)是革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞膜與外膜兩膜之間的一個(gè)透明的區(qū)域。

周質(zhì)空間含有與營(yíng)養(yǎng)物運(yùn)輸和營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)入有關(guān)的蛋白質(zhì)，如營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)入細(xì)胞的蛋白；營(yíng)養(yǎng)物運(yùn)輸?shù)拿?，如蛋白[水解]酶；細(xì)胞防御有毒化合物的酶，如破壞青霉素的

-內(nèi)酰胺酶。革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌以上這些酶常分泌到胞外周?chē)?，革蘭氏陰性細(xì)菌則依靠它的外膜，保持這些酶與菌的緊密結(jié)合。G+與G-菌的細(xì)胞壁的特征比較

3、細(xì)菌細(xì)胞壁的生理功能a.固定細(xì)胞外形；b.協(xié)助鞭毛運(yùn)動(dòng)；c.保護(hù)細(xì)胞免受外力的損傷（例如革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌可抵御15~25個(gè)大氣壓的滲透壓，革蘭氏陰性細(xì)菌為5~10個(gè)大氣壓）；d.為正常細(xì)胞分裂所必須；e.阻攔有害物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞（如革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁可阻攔分子量超過(guò)800的抗生素透入）；f.與細(xì)菌的抗原性、致病性（如內(nèi)毒素）和對(duì)噬菌體的敏感性密切相關(guān)；1、概念

2、成分與結(jié)構(gòu)

3、功能

4、內(nèi)膜結(jié)構(gòu)

（二）細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)膜（cytoplasmicmembrane），簡(jiǎn)稱質(zhì)膜（plasmamembrane），是圍繞細(xì)胞質(zhì)外的雙層膜結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞具有選擇吸收性能，控制物質(zhì)的吸收與排放，也是許多生化反應(yīng)的重要部位。原生質(zhì)膜是一個(gè)磷脂雙分子層，其中埋藏著與物質(zhì)運(yùn)輸、能量代謝和信號(hào)接收有關(guān)的整合蛋白。另外，有通過(guò)電荷相互作用，疏松附著于膜的外周蛋白。膜中的脂類和蛋白質(zhì)互相相對(duì)運(yùn)動(dòng)。1、概念Thecytoplasmicmembrane,ahighlyselectivebarrier,isconstructedprincipallyoflipid,withinwhichcertainproteinsareembedded.Membranescontainbothlipidsandproteins,althoughtheexactproportionsoflipidandproteinvarywidely.第

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原核

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形

態(tài)

原生質(zhì)膜(細(xì)胞膜)厚約7～8nm，由磷脂（占20%～30%）和蛋白質(zhì)（占50%～70%）組成。埋藏在磷脂雙分子層中的是有各種功能的蛋白，包括轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、能量代謝中的蛋白和能夠?qū)瘜W(xué)刺激檢測(cè)和反應(yīng)的受體蛋白。具有運(yùn)輸功能的整合蛋白(integral)是完全地與膜連接而且貫穿全膜的蛋白，所以這些蛋白在此區(qū)域中有疏水性氨基酸埋藏在脂中。2、成分與結(jié)構(gòu)

外周蛋白(peripheralproteins)是由于磷脂帶正電荷極性頭，只是通過(guò)電荷作用與膜松散連接的一類，用鹽溶液洗滌可以從純化的膜上除去，這些蛋白往往具有酶促作用。脂類和蛋白質(zhì)均在運(yùn)動(dòng)，而且是彼此之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這就是液態(tài)鑲嵌模式的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模型。脂雙分子層：細(xì)胞膜由含有親水區(qū)域的和疏水區(qū)域的兩親性分子磷脂組成。在膜中磷脂以雙分子層排列，極性頭部親水區(qū)指向膜的外表面，而其疏水區(qū)脂肪酸的尾部指向膜的內(nèi)層。結(jié)果，膜對(duì)于大分子或電荷高的分子成為一個(gè)選擇滲透屏障，它們不易通過(guò)磷脂雙分子的疏水性內(nèi)層。DiagramofaCytoplasmicMembrane

（1）維持滲透壓梯度和溶質(zhì)的轉(zhuǎn)移

半滲透膜具有選擇性的滲透作用，能阻止高分子通過(guò)，并選擇性地逆濃度梯度吸收某些低分子進(jìn)入細(xì)胞。

膜有極性膜上有各種與滲透有關(guān)的酶，還可使兩種結(jié)構(gòu)相類似的糖進(jìn)入細(xì)胞的比例不同，吸收某些分子，排出某些分子。（2）參與細(xì)胞壁、糖被合成

細(xì)胞質(zhì)膜上有合成細(xì)胞壁和形成橫隔膜組分的酶。3、功能

（3）參與呼吸作用等

膜內(nèi)陷形成的中間體含有細(xì)胞色素，中間體與染色體和細(xì)胞的分裂有關(guān)，還為DNA提供附著點(diǎn)。

(4)參與物質(zhì)代謝和能量代謝

細(xì)胞質(zhì)膜上有琥珀酸脫氫酶、NADH脫氫酶、細(xì)胞色素氧化酶、電子傳遞系統(tǒng)、氧化磷酸化酶及腺苷三磷酸酶(ATPase)。

(5)為鞭毛提供附著點(diǎn)

細(xì)胞質(zhì)膜上有鞭毛基粒，鞭毛由此長(zhǎng)出。4、內(nèi)膜結(jié)構(gòu)（1）間體（mesosome）：亦稱中體。細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)褶而形成的一種管狀、層狀或囊狀結(jié)構(gòu)，一般位于細(xì)胞分裂部位或其鄰近。在G+中，間體較為明顯。推測(cè)可能有如下一些功能：①相當(dāng)于真核細(xì)胞的線粒體；②相當(dāng)于真核細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；③與細(xì)胞壁的合成有關(guān)；④可能與核分裂有關(guān)。（2）載色體(chromatophore)：也稱為色素體，是光合細(xì)菌進(jìn)行光合作用的部位，由單層的與細(xì)胞膜相連的內(nèi)膜所圍繞，主要化學(xué)成分是蛋白質(zhì)和脂類。它們含有菌綠素、胡蘿卜素等色素以及光合磷酸化所需的酶系和電子傳遞體。在綠硫菌科和紅硫菌科中的細(xì)菌存在。（3）羧酶體（carboxysome）：又稱為多角體，是自養(yǎng)細(xì)菌所特有的內(nèi)膜結(jié)構(gòu)，可能是固定CO2場(chǎng)所。（4）類囊體（thylakoid）：由單位膜組成，含有葉綠素、胡蘿卜素等光合色素和有關(guān)酶類，在藍(lán)細(xì)菌中為其進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。

1、概念

2、細(xì)胞質(zhì)的主要成分

3、核糖體

4、內(nèi)含物（三）細(xì)胞質(zhì)1、細(xì)胞質(zhì)概念

指除核以外，質(zhì)膜以內(nèi)的原生質(zhì)。是細(xì)胞質(zhì)膜包圍的除核區(qū)外的一切半透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)的總稱。含水量約80%。2、細(xì)胞質(zhì)的主要成分

細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)是含水的、含有細(xì)胞功能所需的各種分子、RNA和蛋白質(zhì)的混合物。細(xì)胞質(zhì)的主要成分是核糖體。

第

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態(tài)3、核糖體(ribosome)由一個(gè)小的亞基和一個(gè)大的亞基組成，核糖體的亞基是由蛋白質(zhì)和RNA組成的復(fù)合物，是細(xì)胞中合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所。原核細(xì)胞中的核糖體，盡管在形狀上和功能上與真核細(xì)胞相似，但是組建核糖體亞基的蛋白質(zhì)和RNAs性質(zhì)上有差別。細(xì)菌的核糖體(70S)由30S和50S兩個(gè)亞基組成。已證明抗生素對(duì)人類是非常有用，因?yàn)橐种萍?xì)菌蛋白質(zhì)合成的抗生素，對(duì)真核生物蛋白質(zhì)合成無(wú)效果，這樣就有了選擇毒性。70SRibosomeDuringTranslation第

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4、內(nèi)含體

(inclusionbodies)

某些細(xì)菌含有與特殊功能相連系的結(jié)構(gòu)，稱作內(nèi)含體，在光學(xué)顯微鏡下可觀察到。內(nèi)含體常是儲(chǔ)存物，可與膜結(jié)合：聚-

-羥基丁酸鹽(PHB)顆粒；

類脂性質(zhì)的碳源類貯藏物，

1929年被發(fā)現(xiàn)，至今已發(fā)現(xiàn)60屬以上的細(xì)菌能合成并貯藏。它無(wú)毒、可塑、易降解，被認(rèn)為是生產(chǎn)醫(yī)用塑料、生物降解塑料的良好原料。多聚磷酸鹽顆粒(也稱異染粒)；顆粒大小為0.5～1.0μm，是無(wú)機(jī)偏磷酸的聚合物，一般在含磷豐富的環(huán)境下形成。功能是貯藏磷元素和能量，并可降低細(xì)胞的滲透壓。

某些細(xì)菌中也能看到脂肪滴；藻青素（cyanophycin）和藻青蛋白（phycocyanin）；

一種內(nèi)源性氮源貯藏物，同時(shí)還兼有貯存能源的作用，通常存在于藍(lán)細(xì)菌中。羧化體(carboxysome)；

一些自養(yǎng)細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的多角形或六角形內(nèi)含物。其大小與噬菌體相仿，約10nm，內(nèi)含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶，在自養(yǎng)細(xì)菌的CO2固定中起著關(guān)鍵作用。氣泡（gasvocuoles）；

在藍(lán)細(xì)菌(藍(lán)綠藻)和生活在水環(huán)境中的其它光合細(xì)菌內(nèi)發(fā)現(xiàn)的一個(gè)有趣的內(nèi)含體。在細(xì)胞內(nèi)四周排列的由蛋白質(zhì)構(gòu)成的氣泡，可提供浮力，使得細(xì)菌漂浮在最適水層中獲取光能、O2和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。內(nèi)含物存在于組成功能非單位膜被包裹的聚

-經(jīng)基丁酸許多細(xì)菌主要是PHB貯備碳和能源硫滴H2S氧化細(xì)菌和紫硫光合細(xì)菌液狀硫能源氣泡許多水生細(xì)菌羅紋蛋白膜浮力羧基化體自養(yǎng)細(xì)菌CO2固定酶固定CO2的部位綠色體綠色光合細(xì)菌類脂、蛋白、菌綠素捕光中心碳?xì)鋬?nèi)含物許多利用碳?xì)浠衔锏募?xì)菌包裹在蛋白質(zhì)殼中內(nèi)含物能源磁小體許多水生細(xì)菌磁鐵顆粒趨磁性無(wú)膜包裹的多聚葡糖苷許多細(xì)菌高分子葡萄糖聚合物碳源和能源多聚磷酸鹽許多細(xì)菌高分子磷酸鹽聚合物磷酸鹽貯藏物藻青素(cyanophycin)許多藍(lán)細(xì)菌精氨酸和天冬氨酸的多肽氮源藻膽蛋白體許多藍(lán)細(xì)菌捕光色素和蛋白質(zhì)捕捉光能細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中的內(nèi)含物

1、原核(nucleoid)

2、質(zhì)粒(p1asmids)

（四）原核和質(zhì)粒

1、原核(nucleoid)細(xì)菌的DNA在細(xì)胞質(zhì)中為單個(gè)環(huán)狀染色體、雙鏈結(jié)構(gòu)，無(wú)核膜包圍，在電子顯微鏡中?？煽吹郊?xì)胞內(nèi)分離的核區(qū)，稱為擬核。細(xì)菌的DNA位于細(xì)胞質(zhì)中，由一個(gè)染色體構(gòu)成，不同種的細(xì)菌之間染色體大小不同。其DNA是環(huán)狀、致密超螺旋，與組蛋白相類似的蛋白質(zhì)結(jié)合。古細(xì)菌的染色體和細(xì)菌的染色體類似，一個(gè)單個(gè)環(huán)狀的DNA分子，大小通常小于大腸桿菌的DNA。

ProkaryoticCell(Bacillusmegaterium)

ElectronMicrographofNucleoidDNA2、質(zhì)粒(p1asmids)

某些細(xì)菌還含有染色體外的小分子環(huán)狀DNA稱作質(zhì)粒。其上攜帶的基因?qū)?xì)菌正常生活并非必需，但在某些情況下對(duì)細(xì)胞有利，如抗生素抗性質(zhì)粒。質(zhì)粒常以不同大小的環(huán)狀雙螺旋存在，它可以獨(dú)立復(fù)制，也可整合到染色體上。可攜帶外源DNA片段共同復(fù)制并